لغة أنظمة الطاقة

لغة أنظمة الطاقة ، والتي تُعرف أيضاً باسم لغة الطاقة ، أو لغة دوائر الطاقة ، أو رموز الأنظمة العامة ، هي لغة نمذجة تُستخدم لرسم مخططات تدفق الطاقة في مجال علم بيئة الأنظمة . وقد طُوّرت هذه اللغة على يد هوارد تي. أودوم وزملاؤه في خمسينيات القرن الماضي خلال دراسات أجريت على الغابات الاستوائية بتمويل من لجنة الطاقة الذرية الأمريكية .

كان الهدف من تصميم لغة أنظمة الطاقة هو تسهيل التصوير العام لتدفقات الطاقة عبر أي نظام على نطاق واسع مع تضمين قوانين الفيزياء ، وعلى وجه الخصوص، قوانين الديناميكا الحرارية (انظر تحويل الطاقة للحصول على مثال).

على وجه الخصوص، سعى إتش تي أودوم إلى ابتكار لغة تُسهّل التحليل الفكري والتصميم الهندسي وإدارة الأنظمة العالمية، كالغلاف الحيوي الجيولوجي وأنظمته الفرعية المتعددة. وفي هذا السياق، انتاب أودوم قلق بالغ من أن العديد من النماذج الرياضية المجردة لهذه الأنظمة لا تتمتع بصحة ديناميكية حرارية. لذا، استخدم الحواسيب التناظرية لإنشاء نماذج للأنظمة نظرًا لقيمتها الجوهرية ؛ أي أن الدوائر الإلكترونية تُعدّ ذات قيمة في نمذجة الأنظمة الطبيعية التي يُفترض أنها تخضع لقوانين تدفق الطاقة، لأن هذه الدوائر، في حد ذاتها، تخضع، كالأنظمة الطبيعية، لقوانين تدفق الطاقة المعروفة، حيث يكون شكل الطاقة كهربائيًا. مع ذلك، لم يقتصر اهتمام أودوم على الدوائر الإلكترونية فحسب، بل شمل أيضًا كيفية استخدامها كتشبيهات رسمية لنمذجة أنظمة أخرى تتدفق فيها الطاقة. ونتيجة لذلك، لم يقتصر بحث أودوم على تحليل وتصميم أي نظام بمعزل عن غيره. يُعرف التخصص الذي يرتبط غالبًا بهذا النوع من المناهج، إلى جانب استخدام لغة أنظمة الطاقة، باسم علم بيئة الأنظمة .

عند تطبيق الدوائر الإلكترونية (والمخططات ) على نمذجة الأنظمة البيئية والاقتصادية، اعتقد أودوم أنه يمكن استخلاص فئات عامة، أو وحدات مميزة. علاوة على ذلك، رأى أن نظامًا رمزيًا عامًا، مُعرَّفًا بالكامل بمصطلحات إلكترونية (بما في ذلك رياضياتها)، سيكون مفيدًا لتصوير خصائص النظام الحقيقية، مثل الفئات العامة للإنتاج والتخزين والتدفق والتحويل والاستهلاك. ولذلك، أصبحت المبادئ الأساسية للإلكترونيات أيضًا سمات أساسية للغة أنظمة الطاقة - الرمزية العامة لأودوم.

يظهر على اليسار الرمز العام للتخزين، والذي أطلق عليه أودوم اسم وحدة بيرتالانفي، تكريماً لعالم نظرية الأنظمة العامة لودفيج فون بيرتالانفي .

بالنسبة لأودوم، ولتحقيق فهم شامل لكيفية تأثير العديد من الأنظمة المختلفة ظاهريًا على بعضها البعض، كان من المهم امتلاك لغة عامة ذات قدرة نمذجة قابلة للتوسع بشكل هائل، لنمذجة الأنظمة العالمية والمحلية، والبيئية، والفيزيائية، والاقتصادية. كان الهدف، ولا يزال بالنسبة لمن لا يزالون يستخدمونها، هو جعل نماذج الأنظمة البيولوجية، والفيزيائية، والبيئية، والاقتصادية، وغيرها، صالحة وقابلة للتحقق من الناحية الديناميكية الحرارية، وبالتالي من الناحية الطاقية أيضًا . ونتيجة لذلك، سعى مصممو اللغة أيضًا إلى تضمين استقلاب الطاقة لأي نظام ضمن نطاق البحث.

بهدف تسهيل عملية التعلم، اقترح أودوم وأودوم (2000) في كتابهما "النمذجة لجميع المقاييس " إمكانية تقديم الأنظمة أولاً باستخدام رموز تصويرية ، ثم تعريفها لاحقاً باستخدام الرموز العامة. ولذلك، استُخدمت الرسوم التصويرية في برامج مثل ExtendSim لتصوير الفئات الأساسية للغة أنظمة الطاقة. وقد جادل البعض بأن هذا النهج يشترك في دوافع مماثلة لمشروع أوتو نويراث النمطي ، ومشروع لايبنتز التنويري ( Characteristica Universalis )، وأعمال باكمنستر فولر .